數(shù)控鉆攻中心加工刀紋問(wèn)題剖析
2022-12-12 來(lái)源：沈陽(yáng)機(jī)床股份有限公司 作者： 于春明
摘要 ：本文闡述了鉆攻中心在3C行業(yè)手機(jī)零件加工過(guò)程中出現(xiàn)的刀紋問(wèn)題，并詳細(xì)分析了刀紋的成因，以及在切削過(guò)程中產(chǎn)生刀紋的影響因素，最后針對(duì)對(duì)如何消除此類刀紋提出了機(jī)床的整改方向。
自2015年以來(lái)，鉆攻機(jī)市場(chǎng)異常火爆，以手機(jī)為代表的3C行業(yè)表現(xiàn)出井噴的態(tài)勢(shì)，手機(jī)零件的加工對(duì)機(jī)床的要求越發(fā)嚴(yán)格，以手機(jī)攝像頭支架為例，對(duì)加工精度的要求為±0.02mm，對(duì)加工表面的要求更為嚴(yán)苛，要求接近鏡面效果，表面刀紋必須均勻有序，不能出現(xiàn)局部跳躍刀紋，以及象限點(diǎn)接刀紋。正因如此，很多品牌的機(jī)床難以達(dá)到客戶的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，其中有機(jī)床品質(zhì)的問(wèn)題，有機(jī)床使用的問(wèn)題等。本文將以手機(jī)攝像頭支架為例，來(lái)剖析影響其加工效果的因素。
1 .刀紋問(wèn)題描述
東莞一手機(jī)零件加工廠商使用兩種不同品牌的機(jī)床，進(jìn)行同一零件的加工，使用相同的加工程序，相同的夾具以及刀具，最終加工結(jié)果卻有很大差異。圖1所示為加工的零件。
圖1 手機(jī)攝像頭支架
零件名稱：某品牌手機(jī)攝像頭支架；零件材質(zhì)：不銹鋼316L；全序加工時(shí)長(zhǎng)：9min30s。零件檢測(cè)采用電動(dòng)放大鏡，通過(guò)電腦采集放大鏡下的零件圖像，放大鏡的倍數(shù)為20倍。A機(jī)床切削為合格品，采集后的刀紋圖像如圖2所示。
圖2 A機(jī)床切削合格品樣件
圖2刀紋均勻有序，深淺一致，無(wú)明暗交替紋路，無(wú)破損刀紋，目視表面平滑規(guī)則明亮，手觸無(wú)劃痕感。使用B機(jī)床進(jìn)行切削采樣，如圖3所示。
圖3 B機(jī)床切削不合格品樣件
從圖3可以看見間斷性的寬刀紋，使得整體刀紋突顯出寬窄不均，目視會(huì)發(fā)現(xiàn)零件表面有跳躍性深刀紋出現(xiàn)。
針對(duì)這種不規(guī)則刀紋的現(xiàn)象，我們進(jìn)行展開分析，排查影響刀紋的多種因素以及刀紋的成因進(jìn)行分析。
2.切削測(cè)試分析
為了使測(cè)試更加準(zhǔn)確，我們重新排查了影響切削產(chǎn)生刀紋的各種因素，第一，檢查機(jī)床地腳是否松動(dòng)。對(duì)機(jī)床四個(gè)地腳進(jìn)行重新排查，重新校核了機(jī)床工作臺(tái)的水平；第二，檢查刀具。看刀具是否有磨損，重新校核了刀擺，確保刀擺數(shù)值控制在0.002mm以內(nèi)。第三，檢查夾具。排查夾具是否會(huì)在加工過(guò)程中引發(fā)振動(dòng)。
（1）不同進(jìn)給速度切削測(cè)試通過(guò)以上案例分析，我們對(duì)機(jī)床進(jìn)行了深度測(cè)試，尋找其加工過(guò)程中的薄弱環(huán)節(jié)。首先調(diào)整不同的進(jìn)給速度進(jìn)行切削測(cè)試。其他切削參數(shù)保持不變。測(cè)試結(jié)論如圖4、圖5、圖6、圖7所示。
圖4 切削速度300mm/min
圖5 切削速度500mm/min
圖6 切削速度700mm/min
圖7 切削速度900mm/min
根據(jù)不同的切削狀況可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)切削速度變低時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)非常明顯的異常刀紋，現(xiàn)對(duì)其進(jìn)行分析。
刀紋產(chǎn)生的原因是刀具與零件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)后留下的痕跡。當(dāng)切削速度為900mm/min時(shí)，進(jìn)行分析：主軸轉(zhuǎn)速9000r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量=進(jìn)給速度/轉(zhuǎn)速；每齒進(jìn)給量=每轉(zhuǎn)/齒數(shù)，經(jīng)計(jì)算每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.1mm，使用的是4刃刀具，那么每齒進(jìn)給量為0.025mm。對(duì)實(shí)際工件進(jìn)行測(cè)量，如圖8所示。
圖8 工件加工尺寸測(cè)量
倒角邊有效刀紋邊長(zhǎng)度為13mm，在放大鏡下可觀測(cè)的刀紋數(shù)量為128條，最終可以得出，刀紋實(shí)際間距約為0.1mm。由此可以推斷，實(shí)際上是刀具每轉(zhuǎn)一圈留下一個(gè)刀紋。現(xiàn)對(duì)刀具進(jìn)行檢測(cè)分析，如圖9所示。
圖9 刀具實(shí)際測(cè)量
用千分表對(duì)刀具進(jìn)行測(cè)量后發(fā)現(xiàn)，四個(gè)齒高度不一樣，具體數(shù)值如表1所示。
表1 刀刃測(cè)量值
由此可以推斷，實(shí)際切削過(guò)程中，最終只有第一齒在零件上留下刀紋。
（2）刀紋形成機(jī)理分析現(xiàn)對(duì)刀紋形成機(jī)理進(jìn)行分析，以切削速度900mm/min為例。如圖10、圖11所示。
圖10 切削示意圖
圖11 切削示意圖（放大100倍）
刀具以900mm/min速度切削，切深0.02mm，最終刀紋情況如圖11所示，刀紋理論間距0.1mm，刀紋理論深度0.0006mm，表面粗糙度Ra約為0.3um左右，符合實(shí)際切削效果。當(dāng)切削速度為700mm/min時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速9000r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.08mm，刀紋深0.0004mm；當(dāng)切削速度為500時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速9000r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.055mm，刀紋深0.0002mm；當(dāng)切削速度為300mm/min時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速9000r/min，每轉(zhuǎn)進(jìn)給量為0.033mm，刀紋深0.0001mm。
圖12 不同切削速度下的刀紋
由此可見，當(dāng)進(jìn)給越低時(shí)，正常產(chǎn)生的刀紋越淺越窄。那么機(jī)床振動(dòng)對(duì)其產(chǎn)生的影響越明顯。
3．異常刀紋成因分析
根據(jù)刀紋的表象，以及之前的分析，現(xiàn)從理論角度對(duì)其分析產(chǎn)生的原因。
（1） 軸向竄動(dòng)產(chǎn)生的影響軸向竄動(dòng)造成的刀紋狀況分析，如圖13所示。
圖13 軸向竄動(dòng)產(chǎn)生理論分析
軸向瞬時(shí)竄動(dòng)對(duì)切削的影響如圖12所示，其影響主要表現(xiàn)為偶爾會(huì)出現(xiàn)一條寬或者窄的刀紋，但刀紋深淺沒有影響。其形成的原因主要為傳動(dòng)系統(tǒng)瞬時(shí)竄動(dòng)，如絲杠預(yù)壓丟失，傳動(dòng)軸安裝精度引起的瞬時(shí)應(yīng)力釋放等。
（2）機(jī)床振動(dòng)產(chǎn)生的影響
機(jī)床振動(dòng)對(duì)刀紋產(chǎn)生的影響如圖14所示。
圖14 機(jī)床振動(dòng)產(chǎn)生的影響
如圖14所示，機(jī)床振動(dòng)產(chǎn)生的刀紋效果，刀紋寬窄會(huì)發(fā)生變化，刀紋深淺也會(huì)發(fā)生變化，同時(shí)對(duì)相鄰的刀紋也會(huì)產(chǎn)生影響。分析其產(chǎn)生的原因，主要有兩部分，第一，工作臺(tái)振動(dòng)引起的，考慮其方向，主要為XY軸傳動(dòng)系統(tǒng)、工作臺(tái)、滑座、床身等影響。第二，主軸箱振動(dòng)引起的，考慮其方向主要為Z軸傳動(dòng)系統(tǒng)及立柱、主軸箱等影響。現(xiàn)對(duì)AB兩機(jī)床做振動(dòng)分析，分析數(shù)據(jù)如表2所示。
表2 振動(dòng)分析數(shù)據(jù)
通過(guò)表2振動(dòng)分析可以看出，在500Hz以內(nèi)，B機(jī)床出現(xiàn)十二階固有頻率，A機(jī)床出現(xiàn)十階固有頻率，說(shuō)明B更容易引起振動(dòng)，通過(guò)阻尼比對(duì)比發(fā)現(xiàn)，A機(jī)床抗振動(dòng)性能更好。A機(jī)床優(yōu)于B機(jī)床主要有以下幾點(diǎn)：第一，機(jī)床大件結(jié)構(gòu)，A機(jī)床大件外形結(jié)構(gòu)及筋格設(shè)計(jì)更合理，剛性更強(qiáng)；第二，三軸絲杠結(jié)構(gòu)，對(duì)比發(fā)現(xiàn)兩臺(tái)機(jī)床絲杠結(jié)構(gòu)不同，那么在設(shè)計(jì)機(jī)床時(shí)需要重點(diǎn)關(guān)注絲杠的適用性，而不是完全根據(jù)絲杠廠家的推薦來(lái)；第三，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)不單能夠影響機(jī)床的傳動(dòng)精度，而且對(duì)整機(jī)的連接剛性影響非常大，在機(jī)床選擇功能部件時(shí)，需嚴(yán)格關(guān)注；第四，機(jī)床聯(lián)接剛性，主要關(guān)注機(jī)床的裝配工藝。
4．整改后機(jī)床切削測(cè)試
根據(jù)之前分析，我們對(duì)B機(jī)床進(jìn)行了相應(yīng)的調(diào)整，調(diào)整部分有裝配環(huán)節(jié)，傳動(dòng)系統(tǒng)及大件結(jié)構(gòu)，然后進(jìn)行切削測(cè)試，如圖15所示。
圖15 調(diào)整機(jī)床后切削樣件
通過(guò)上圖可以看出，此B機(jī)床已經(jīng)能夠達(dá)到A機(jī)床的切削效果，經(jīng)客戶檢驗(yàn)，已經(jīng)完全滿足客戶的出廠要求。
投稿箱：
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
如果您有機(jī)床行業(yè)、企業(yè)相關(guān)新聞稿件發(fā)表，或進(jìn)行資訊合作，歡迎聯(lián)系本網(wǎng)編輯部， 郵箱：skjcsc@vip.sina.com
更多相關(guān)信息
業(yè)界視點(diǎn)
| 更多
行業(yè)數(shù)據(jù)
| 更多
- 2025年1月 新能源汽車銷量情況
- 2024年12月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 軸承出口情況
- 2024年12月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年12月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 分地區(qū)金屬切削機(jī)床產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 軸承出口情況
- 2024年11月 基本型乘用車（轎車）產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
- 2024年11月 新能源汽車銷量情況
- 2024年10月 新能源汽車產(chǎn)量數(shù)據(jù)
博文選萃
| 更多
- 機(jī)械加工過(guò)程圖示
- 判斷一臺(tái)加工中心精度的幾種辦法
- 中走絲線切割機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
- 國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床何去何從？
- 中國(guó)的技術(shù)工人都去哪里了？
- 機(jī)械老板做了十多年，為何還是小作坊？
- 機(jī)械行業(yè)最新自殺性營(yíng)銷，害人害己！不倒閉才
- 制造業(yè)大逃亡
- 智能時(shí)代，少談點(diǎn)智造，多談點(diǎn)制造
- 現(xiàn)實(shí)面前，國(guó)人沉默。制造業(yè)的騰飛，要從機(jī)床
- 一文搞懂?dāng)?shù)控車床加工刀具補(bǔ)償功能
- 車床鉆孔攻螺紋加工方法及工裝設(shè)計(jì)
- 傳統(tǒng)鉆削與螺旋銑孔加工工藝的區(qū)別